RU2798607C1

RU2798607C1 - Soil compression test odometer

Info

Publication number: RU2798607C1
Application number: RU2022117566A
Authority: RU
Inventors: Нурби Хусинович Кятов
Original assignee: Нурби Хусинович Кятов
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2023-06-23

Abstract

FIELD: construction methods.

SUBSTANCE: intended to determine the deformation properties of soils in the laboratory. An odometer for compression testing of soils is disclosed, consisting of a working ring, a cylindrical clip, an upper movable and a lower perforated stamp and a pallet with a water tank, while the lower perforated stamp is movable, the movement of which is carried out by a rod located in the pallet, the cylindrical clip is pressed against the pallet with the help of a clamping ring, and at the top of the upper stamp, after it is installed on the upper plane of the sample, the ring is twisted.

EFFECT: improved homogeneity of the stress-strain state of the soil sample and increased accuracy in determining the deformation and rheological characteristics of the soil.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения деформационных свойств грунтов в лабораторных условиях.The invention relates to the field of construction and is intended to determine the deformation properties of soils in the laboratory.

Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов [1], содержащий корпус, кольцо для размещения образца, полый поршень с пористым керамическим вкладышем, подвижную перфорированную платформу, цилиндрическую резиновую оболочку, датчики давления жидкости, крышку и винты для ее крепления. В одометр устанавливают кольцо с образцом грунта, винтами закрепляют крышку, затем создав усилие на штамп, переводят образец в резиновую оболочку, и заполняют рабочую камеру водой.A known device for compression testing of soils [1], containing a housing, a ring for placing the sample, a hollow piston with a porous ceramic insert, a movable perforated platform, a cylindrical rubber shell, fluid pressure sensors, a cover and screws for its fastening. A ring with a soil sample is installed in the odometer, the cover is fixed with screws, then, having created a force on the stamp, the sample is transferred into a rubber shell, and the working chamber is filled with water.

Недостатком прибора является погрешности измерений, возникающие из-за сил трения на контакте поршня с крышкой и рабочим кольцом и деформации образца при его переводе из рабочего кольца в эластичную резиновую оболочку. Кроме того, устройству присущи недостатки, свойственные приборам трехосного сжатия - стабилометрам, а именно, утечки жидкости из рабочей камеры, повреждения резиновой оболочки частицами грунта и др.The disadvantage of the device is the measurement errors arising from the friction forces at the contact of the piston with the cover and the working ring and the deformation of the sample when it is transferred from the working ring into an elastic rubber shell. In addition, the device has disadvantages inherent in triaxial compression devices - stabilometers, namely, fluid leakage from the working chamber, damage to the rubber shell by soil particles, etc.

Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов [2], включающий корпус и полый штамп с пористыми вкладышами, рабочее кольцо, крышку, датчики перемещений, причем нижняя часть рабочего кольца на половину его высоты погружена в кольцевую прорезь в корпусе прибора, внутренний диаметр этой части рабочего кольца превышает диаметр образца, а внутренний диаметр его верхней части равен диаметру образца.A known device for compression testing of soils [2], including a body and a hollow stamp with porous inserts, a working ring, a cover, displacement sensors, and the lower part of the working ring at half its height is immersed in an annular slot in the body of the device, the inner diameter of this part of the working ring exceeds the diameter of the sample, and the inner diameter of its upper part is equal to the diameter of the sample.

Недостатком прибора является погрешности измерений, возникающие из-за сил трения на контакте поршня с крышкой и рабочим кольцом, из-за релаксаций напряжений при фиксации высоты образца для предотвращения разуплотнения перед снятием нагрузки с образца и деформации образца при его выдавливании из верхней части рабочего кольца в нижнюю.The disadvantage of the device is the measurement errors that arise due to friction forces at the contact of the piston with the cover and the working ring, due to stress relaxation when fixing the height of the sample to prevent decompression before removing the load from the sample and deformation of the sample when it is extruded from the upper part of the working ring into bottom.

Известен одометр (прототип) для компрессионного испытания грунтов, состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, верхнего подвижного и нижнего неподвижного перфорированных штампов и поддона с емкостью для воды ([3], с. 40).Known odometer (prototype) for compression testing of soils, consisting of a working ring, a cylindrical cage, upper movable and lower fixed perforated stamps and a tray with a water tank ([3], p. 40).

Недостатком известного одометра является то, что часть давления, прикладываемая к верхней плоскости образца, воспринимается рабочим кольцом за счет возникающей силы трения скольжения и передается на поддон одометра, установленный на столе компрессионного прибора. При этом сжатие происходит в основном в верхних слоях образца, а нижние слои остаются на месте. Чаще всего этот недостаток проявляет себя при малой нагрузке и незначительной осадке грунта. В результате по высоте образца развивается неоднородное напряженно-деформированное состояние с максимальным вверху и минимальным внизу образца грунта, что оказывает существенное влияет на результаты определений. Для снижения погрешности измерений ограничивают высоту образца. Согласно [3] отношение диаметра образца к его высоте должно изменяться в пределах от 2,8 до 3,5. Ограничение высоты образца ведет к снижению достоверности результатов, связанных с ошибками измерения деформаций, наличием в нем включений и неоднородностью грунта др. Увеличение диаметра образца приводит к росту затрат на проходку скважин большего диаметра.A disadvantage of the known odometer is that part of the pressure applied to the upper plane of the sample is perceived by the working ring due to the emerging sliding friction force and is transferred to the odometer tray mounted on the table of the compression device. In this case, compression occurs mainly in the upper layers of the sample, while the lower layers remain in place. Most often, this disadvantage manifests itself at low load and slight soil settlement. As a result, an inhomogeneous stress-strain state develops along the height of the sample with a maximum at the top and a minimum at the bottom of the soil sample, which significantly affects the results of the determinations. To reduce the measurement error, the height of the sample is limited. According to [3], the ratio of the sample diameter to its height should vary from 2.8 to 3.5. Limiting the height of the sample leads to a decrease in the reliability of the results associated with errors in measuring deformations, the presence of inclusions in it and the heterogeneity of the soil, etc. An increase in the sample diameter leads to an increase in the cost of drilling holes of a larger diameter.

Техническая задача предлагаемого одометра для компрессионных испытаний грунтов состоит в улучшении однородности напряженно-деформированного состояния в образце грунта и повышении точности определения деформационных и реологических характеристик грунта.The technical task of the proposed odometer for compression testing of soils is to improve the uniformity of the stress-strain state in the soil sample and increase the accuracy of determining the deformation and rheological characteristics of the soil.

Поставленная задача решается таким образом, что одометр для компрессионного испытания грунтов, состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, верхнего подвижного и нижнего перфорированных штампов и поддона с емкостью для воды, согласно изобретению, нижний перфорированный штамп выполнен подвижным, перемещение которого осуществляется штоком, расположенным в поддоне, цилиндрическая обойма прижата к поддону с помощью прижимного кольца, а вверху верхнего штампа, после его установки на верхнюю плоскость образца, закручено кольцо. Образец грунта одновременно сжимается давлением и сверху, и снизу. Сжатие происходит в основном в верхних и нижних слоях образца, а средние слои остаются на месте, что позволяет отнести требование ГОСТ [3] относительно отношения диаметра образца к его высоте к половине высоты образца и тем самым улучшит однородность напряженно-деформированного состояния в образце грунта и повысит точность определения деформационных и реологических характеристик грунта.The problem is solved in such a way that the odometer for compression testing of soils, consisting of a working ring, a cylindrical cage, an upper movable and lower perforated stamps and a tray with a water tank, according to the invention, the lower perforated stamp is made movable, the movement of which is carried out by a rod located in pallet, the cylindrical holder is pressed against the pallet with the help of a clamping ring, and at the top of the upper stamp, after it is installed on the upper plane of the sample, the ring is twisted. The soil sample is simultaneously compressed by pressure from both above and below. Compression occurs mainly in the upper and lower layers of the sample, and the middle layers remain in place, which allows us to attribute the requirement of GOST [3] regarding the ratio of the diameter of the sample to its height to half the height of the sample and thereby improve the uniformity of the stress-strain state in the soil sample and will increase the accuracy of determining the deformation and rheological characteristics of the soil.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого одометра в сборе до начала испытаний, на фиг. 2 - продольный разрез в процессе испытаний.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed odometer assembly before testing, in Fig. 2 is a longitudinal section during testing.

Одометр для компрессионных испытаний грунтов содержит рабочее кольцо 1, цилиндрическую обойму 2, верхний 3 и нижний 4 перфорированные подвижные штампы, поддон с емкостью для воды 5, шток 6, прижимные кольца 7 и 8.The odometer for compression testing of soils contains a working ring 1, a cylindrical holder 2, upper 3 and lower 4 perforated movable stamps, a tray with a water tank 5, a rod 6, clamping rings 7 and 8.

Одометр для компрессионных испытаний грунтов работает следующим образом. На стол компрессионного прибора (не показан) центрировано устанавливается поддон 5 одометра со штоком 6 и нижним перфорированным штампом 4. Для исключения возможности перемещения поддона 5 вниз по штоку 6 под поддон 5 временно подкладывается специальная подставка (не показана) высотой, равной выступу штока 6 за нижнюю плоскость поддона 5. Рабочее кольцо 1 с образцом грунта и цилиндрическая обойма 2 устанавливается на поддон 5 с нижним перфорированным штампом 4 и прижимается прижимным кольцом 7 к поддону 5. На верхнюю плоскость образца грунта устанавливается верхний перфорированный штамп 3 и закручивается кольцо 8. Устанавливается механизм (не показан) для вертикального нагружения образца грунта, подключаются датчики (не показаны) для измерения вертикальных деформаций образца, убирается специальная подставка под поддон 5 и записываются начальные показания датчиков. По мере нагружения образец грунта сжимается с двух сторон подвижными перфорированными штампами и сверху, и снизу.The odometer for compression testing of soils works as follows. An odometer pallet 5 with a rod 6 and a lower perforated stamp 4 is centered on the table of the compression device (not shown). the lower plane of the pallet 5. The working ring 1 with the soil sample and the cylindrical holder 2 are installed on the pallet 5 with the lower perforated stamp 4 and pressed by the clamping ring 7 to the pallet 5. The upper perforated stamp 3 is installed on the upper plane of the soil sample and the ring 8 is twisted. (not shown) for vertical loading of the soil sample, sensors (not shown) are connected to measure the vertical deformations of the sample, a special support for pallet 5 is removed and the initial readings of the sensors are recorded. During loading, the soil sample is compressed from both sides by movable perforated stamps both from above and from below.

Применение предлагаемого изобретения позволит улучшить однородность напряженно-деформированного состояния в образце грунта и повысить точность определения деформационных и реологических характеристик грунта.The application of the proposed invention will improve the uniformity of the stress-strain state in the soil sample and improve the accuracy of determining the deformation and rheological characteristics of the soil.

Источники информацииInformation sources

1. Патент на полезную модель RU №92958 U1 МПК G01N 3/08 (2006/01) от 2005 г.1. Utility model patent RU No. 92958 U1 IPC G01N 3/08 (2006/01) dated 2005

2. Патент на изобретение RU №2718800 С1 МПК G01N 33/24 (2006/01) от 2020 г.2. Patent for invention RU No. 2718800 C1 IPC G01N 33/24 (2006/01) dated 2020

3. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - МНТКС, 2011. - 162 с.3. GOST 12248-2010. Soils. Methods for laboratory determination of strength and deformability characteristics. - MNTKS, 2011. - 162 p.

Claims

An odometer for compression testing of soils, consisting of a working ring, a cylindrical cage, an upper movable and a lower perforated stamp and a tray with a water tank, characterized in that the lower perforated punch is movable, the movement of which is carried out by a rod located in the tray, the cylindrical clip is pressed against pallet with the help of a clamping ring, and at the top of the upper stamp, after it is installed on the upper plane of the sample, the ring is twisted.